图1.4 BNT结构及其位移极化行为

离子半径相差不大的Na+、Bi3+以1：1的比例共同占据A位，Na+或Bi3+位于立方体的顶点处，O2+位于立方体的面心上，Ti4+则位于氧八面体中心。Ti4+离子的外层电子轨道与相邻的O2-离子的外层电子轨道进行杂化，形成Ti-O正八面体。上面左图为Bi0.5Na0.5TiO3在居里温度以上，属于立方晶相，正负电荷中心重合，不存在自发极化；右图为Bi0.5Na0.5TiO3在居里温度以下，转变为四方晶相，正八面体发生形变使正负电荷中心不重合，存在与C轴平行的自发极化。BNT中的Bi3+具有非惰性气体型外层电子结构，这一点与Pb2+相同，Bi3+外层非对称混合轨道中的孤对电子与氧离子形成的非对称共价键，能稳定铁电性和增加电子位移极化率。文献综述

Bi0.5Na0.5TiO3的电滞回线近似方形，P-E回线显示出较强的压电性，Pr=38μC/cm2，Ec=73kV/cm，有希望作为比较稳定的压电陶瓷材料的主要成分或固溶体的组元。Bi0.5Na0.5TiO3的居里点Tc=320℃；机电耦合系数大(kt，k33约为50%)；相对介电常数小，在600左右；热释电性能也比较突出，与BaTiO3和PZT相当。频率常数Np在3000Hz·m左右，声学性能好，因而有利于制作声表面波器件；具有弛豫铁电体的特征；烧成温度属中温烧结（约在1050-1200℃），可以再空气中进行，较易获得好的陶瓷烧结体等优点。

1.3.2 Bi0.5Na0.5TiO3陶瓷研究现状

1.4 研究背景及研究内容

1.4.1 研究背景

材料是国民经济的基础和先导，但是传统材料的制备与加工不仅大量消耗资源和能源，而且带来严重的环境污染。要满足人类日益增长的物质文化生活需要，同时又要保护人类赖以生存的生态环境，必须发展环境协调性材料，并发展环境协调性材料的制备技术。

目前应用最广泛的压电陶瓷材料是经过改性的锆钛酸铅(PZT），但是PZT基压电材料的氧化铅含量都高达60%~70%[16]。铅与其他金属不同，易于熔化，当温度为327℃时，就可以转化为液体，当达到400℃就开始大量蒸发，变成铅蒸汽，铅蒸汽进入大气就污染了大气。由于环境的污染，每人每天从空气、水和食物中吸收的铅大约为20~50μg，铅一旦被人体吸收便难于排出而在人体累计起来，人体内铅的浓度通常是环境的5倍。铅是一种严重的神经毒素，对人体健康的危害极大，对于未成年人，特别是婴幼儿，即使是微量的铅也能影响其智力发育和身体成长，给人类带来重大损失。另一方面，由于氧化铅是一种挥发性物质，在制备过程中极易挥发，使得材料在烧结过程中偏离化学计量比，导致产品的一致性和重复性降低。因此，随着环境保护和人类社会可持续发展的需求，研发环境协调型无铅压电陶瓷和相应的元器件已成为迫在眉睫的任务和有重大经济与社会意义的课题。

1.4.2 研究内容

由于Bi0.5Na0.5TiO3基无铅压电陶瓷在其生产应用中的无害性及其本身所具有的优良的压电、介电、铁电性能，本研究从掺杂改性的角度出发，采用溶胶-凝胶的方法制备了(1-x)Bi0.5Na0.5TiO3-xBiTiO3系列压电陶瓷，利用XRD等测试分析方法，探讨不同烧结温度、保温时间等条件的变化对材料的压电、介电、铁电等电学性能的影响变化规律，以期为(1-x)Bi0.5Na0.5TiO3-xBiTiO3系列压电陶瓷在工业上的应用提供依据。主要研究内容如下：来~自^优尔论+文.网www.youerw.com/

(1)、采用Sol-gel法制备(1-x)Bi0.5Na0.5TiO3-xBiTiO3系列压电陶瓷。研究不同烧结温度、不同烧结时间对陶瓷致密度以及绝缘性的影响；

(2)、利用X射线衍射（XRD）等表征手段，测试纯相Bi0.5Na0.5TiO3陶瓷的晶体结构，研究样品的相结构温度的变化；